摘要：随着(zhe)世界天然氣(qi)工業的迅速(su)發展，天然氣(qi)貿易的頻繁(fán)，對天然氣的(de)準确計量要(yao)求越來越高(gāo)。目🛀🏻前國内孔(kǒng)闆流量計 占(zhàn)90%以上，而影響(xiǎng)該流量計 計(jì)量精度的因(yīn)素很多，包括(kuò)流體特性、儀(yi)表性能、安裝(zhuang)🌍、環境條件等(děng)方面，要解決(jue)或減少這些(xiē)影響因素，必(bi)須加強管理(lǐ)、正确🚶選用儀(yí)表及加強技(jì)術培訓，提高(gāo)人員素質。
1前(qian)言
　　天然氣在(zai)世界能源結(jié)構中所占的(de)比例不斷上(shàng)升，據統計1970年(nián)爲17.7%，1980年爲18.8%，1990年爲(wèi)21.5%，2000年爲22.3%，預計2010年(nián)爲24.3%。目前天然(ran)氣⭐的年産量(liàng)🙇🏻已達到2.3×104億m3左(zuo)右。天然氣的(de)産區與其消(xiao)費地區之間(jian)的距離就決(jue)定了此項能(neng)源的國際貿(mào)易🐉量頗大，20世(shì)🏃紀90年代以來(lái)此數字不斷(duàn)上升，現已達(dá)到4200億m3/a，其中75%以(yǐ)上由管道輸(shu)送，其餘則爲(wèi)液化天然氣(qì)。我國是天然(rán)氣資源豐富(fù)的國家🧑🏽‍🤝‍🧑🏻之一(yi)，天然氣遠景(jǐng)儲量約達38×104億(yì)m3，其中陸上占(zhàn)79%，海上占21%。天然(ran)氣的生産、利(li)用過🌂程是一(yi)個流程複雜(zá)、規模大、速度(dù)快且連續運(yùn)行的系統。在(zai)這個系統中(zhong)，無論是㊙️在井(jǐng)場、集氣站、配(pèi)氣站，還是在(zai)使用者家庭(tíng)都可見到用(yong)于不同目的(de)的⛱️各種流量(liang)測量儀表。其(qi)計量的準确(què)與否受到人(rén)們的普遍重(zhòng)視，因此計量(liàng)的精度👉是選(xuǎn)擇任何類型(xíng)的㊙️流量計都(dōu)必須考慮的(de)重要指标。在(zai)實際應用中(zhong)，影響流量計(jì)計量😘精度的(de)因素很多。
2目(mù)前孔闆流量(liàng)計計量中存(cun)在的問題
　　流(liu)量計量儀表(biǎo)品種多，計算(suan)模型五花八(bā)門，如 标準孔(kong)闆流量計 、 渦(wo)街流量計 、 漩(xuán)渦流量計 、 超(chāo)聲波流量計(jì) 等，除了标準(zhun)孔闆流量計(jì)外，餘者皆缺(quē)乏必要的标(biao)準或✉️規範支(zhī)持。
　　孔闆流量(liang)計在20世紀初(chu)即使用于天(tian)然氣流量測(ce)量🔴，經過一個(ge)世紀的漫長(zhang)發展過程，它(ta)已成爲全世(shi)界最主要的(de)天然氣流量(liang)計。據估計，目(mù)前在國外它(tā)約占60%，而在🈚國(guo)内占☁️90%以上。美(měi)國AGA（美國燃氣(qì)協會）No.3報告(孔(kong)闆🐉流量計計(ji)量天然氣及(jí)其它烴類流(liu)體)就是針對(duì)天然氣計量(liang)的标準，從中(zhong)可知，孔闆流(liú)量計測量天(tiān)然氣流量已(yi)經進行過非(fei)常深入細緻(zhi)的研究試驗(yan)，積累了豐富(fu)的實踐經驗(yàn)，在量的基礎(chu)上産生了質(zhi)的飛躍，其标(biāo)志就是标準(zhun)化——用标準孔(kong)闆流量計，可(ke)以無須校準(zhǔn)☀️而确定信号(hao)(差壓)與流量(liàng)的關系，并♈估(gu)算其測量誤(wù)差，目前在全(quán)部流量計中(zhong)它是💜唯一達(dá)到此标準的(de)。
　　孔闆流量計(ji)的主要特點(dian)爲結構易于(yú)複制、簡單牢(láo)⛹🏻‍♀️固、性能穩定(dìng)💰可靠、使用期(qi)限長、價格低(dī)等。整套流量(liàng)計由節流裝(zhuāng)置、 差壓變送(song)器 和流量顯(xiǎn)示儀(或流量(liàng)計算機)組成(cheng)。它們可以分(fèn)别由不同廠(chang)👉家生産，易于(yu)形成規模生(shēng)産、經濟效益(yì)高🏃‍♀️，各部❌分組(zǔ)合非💜常靈活(huó)，即使目前推(tui)出的 一體化(huà)孔闆流量計(ji) ，亦可分開生(shēng)産，再靈活組(zǔ)裝。
　　在現場惡(e)劣工作條件(jiàn)下，節流裝置(zhì)與差壓變送(song)器及其連接(jiē)部分的引壓(ya)管線是使用(yòng)維護的重點(dian)。《天然氣流量(liàng)的标準孔闆(pǎn)計量方法》(SY/6143-1996)中(zhong)指出，天然氣(qi)從地層中開(kai)采出來，雖經(jing)分離、除🌏塵和(hé)過濾，因其所(suǒ)含成份十分(fen)複雜，從單井(jǐng)計算、集氣計(ji)量到配氣計(jì)量，氣體組分(fèn)不同，所以節(jie)流✊裝置在使(shi)用中所受到(dào)的🤞腐蝕亦各(gè)不相🌈同。特别(bie)對孔闆直角(jiǎo)入口邊緣和(he)測量管内壁(bì)的沖刷、腐蝕(shí)尤爲嚴重，這(zhè)将影響孔闆(pan)直角入口邊(biān)緣弧半徑和(hé)測量管内壁(bi)的✂️相對粗糙(cāo)度🔆，流出系數(shù)發生變化，流(liú)量測量不确(que)定度超出估(gu)計數。輸出信(xìn)号爲模拟信(xin)号，重複性不(bú)高，對⭐整套流(liu)量計的精度(dù)影響因素多(duō)且錯綜複雜(za)，因此精度提(tí)高的難🐇度很(hen)大。
2.1被測流體(tǐ)特性的影響(xiang)
　　由于天然氣(qì)本身的性質(zhì)，會随着外界(jie)環境溫度的(de)變化而發生(sheng)複雜的變化(huà)，從而影響流(liú)量計的測量(liàng)精度㊙️。對于天(tiān)然氣的測量(liàng)，必須首先确(que)定天然氣的(de)工作溫度和(he)壓力，以免造(zào)成密‼️度和壓(ya)縮系數的過(guo)大變化。低❄️密(mi)度氣體對某(mou)些測量方法(fa)呈現困難，此(cǐ)時就要改變(biàn)🌈所選擇的測(cè)量方法，或者(zhě)進行溫度和(hé)🌈(或)壓力修正(zhèng)，以保證測量(liàng)精度。在評估(gu)流量計的适(shì)應性時，還要(yào)掌握氣體的(de)溫度—粘度特(te)性，雖然氣體(ti)的粘度随溫(wen)度和壓力變(biàn)化較小，但是(shì)對流量計量(liàng)的精度還是(shi)有一定的影(yǐng)響。
　　在礦場計(ji)量或測量含(han)有雜質的天(tiān)然氣時，雜質(zhì)會腐🥰蝕儀表(biǎo)接♋觸件，使接(jiē)觸表面結垢(gou)或析出結晶(jīng)，減✌️小活動部(bù)件的間隙，從(cóng)而改變流量(liang)計使用性能(néng)參💚數，降低敏(min)感元件的靈(líng)敏度或測量(liàng)性能，影響計(ji)量精度。
　　對于(yú)油田濕氣(伴(ban)生氣)，其中含(han)有大量飽和(hé)水蒸氣，溫度(du)👅降低✉️時有水(shuǐ)凝結；分離不(bú)淨的濕氣含(hán)有油滴或油(you)污，屬髒污👌介(jie)質👉；間斷計量(liang)，将有油、水沉(chen)積在管線内(nèi)。它🔞們均屬于(yu)多組分流動(dòng)🌐，計量時⭐應謹(jin)慎對待㊙️[1]。經驗(yan)表明，單相通(tong)用流量儀表(biǎo)🤞用于多組分(fen)或多相🏃‍♀️流體(ti)，測量性能會(hui)改變(或大幅(fu)度改變)。單相(xiang)流動的⛹🏻‍♀️氣體(ti)有時也會呈(cheng)現雙相，例如(ru)濕氣中水微(wei)粒随着♌天然(ran)氣流動，環境(jìng)🔱溫度或天然(ran)氣壓🍓力偏離(lí)原定狀🈚态，儀(yi)表就可能不(bu)适應。測量氣(qì)液雙相流👅時(shi)盡可能采用(yong)分離後分相(xiàng)測量，以保證(zhèng)最小測量不(bú)确定度，然而(er)在有些場合(hé)這種方法并(bing)不切實可行(hang)或不符合要(yao)求[2]。
2.2儀表性能(neng)的影響
　　孔闆(pǎn)流量計本身(shen)引起的誤差(chà)原因主要有(yǒu)：孔闆入口直(zhí)角銳利度，管(guǎn)徑尺寸與計(ji)算不符，孔闆(pǎn)厚度誤差，節(jie)💛流件附件産(chan)生台階、偏心(xin)，孔闆上遊端(duan)面平度，環室(shì)尺寸産生台(tái)階、偏心，取壓(ya)位置，焊縫突(tu)出，取壓孔加(jiā)工不規範或(huò)堵塞及節流(liú)✨件不同軸度(du)等等。這些因(yīn)素都有可能(neng)影響孔闆的(de)重複性，重複(fú)性是由儀器(qì)本身原理與(yǔ)制造質量所(suo)♌決定，它在過(guò)程❗控制🐪應用(yòng)中是重要的(de)指标。而精度(du)除取決于重(zhong)複性外，尚與(yu)量值标定系(xì)統有關。在實(shi)際應用中，儀(yi)表優良的重(zhong)複性被許多(duō)因素包括流(liu)🧡體粘度、密度(du)等變化🈲所幹(gan)擾，都會影響(xiang)測量精📧度。若(ruo)儀表輸出特(tè)性是非💋線性(xing)的，則這👌種影(ying)響更爲突出(chu)。
　　流量儀表輸(shū)出主要有線(xiàn)性和平方根(gēn)非線性兩種(zhǒng)。大部分流量(liàng)👌儀表的非線(xian)性誤差不列(lie)出單獨指标(biao)✂️，而包含在基(ji)本誤差内。然(rán)而對于寬流(liu)量範圍脈沖(chong)輸出用作總(zǒng)量🛀積算的🈲儀(yí)表，線🏃性度是(shì)一個重要指(zhǐ)标，使有可能(neng)在流量範圍(wéi)内用同一個(ge)儀表常數，線(xian)👌性度差就要(yào)降低儀表精(jīng)度。
　　用于脈動(dong)流動場所，應(yīng)注意儀表對(duì)流動階躍變(bian)化💘的響應。有(you)些使用場所(suǒ)要求儀表輸(shu)出跟随流動(dòng)變化，而另一(yī)🔅些爲獲得綜(zong)合平均值隻(zhi)要求有較慢(màn)響應的輸出(chū)。瞬态響應(transientresponse)常(chang)以時間常數(shu)或🤩響應頻率(lü)表🈲示，其值前(qián)者從幾毫秒(miao)到幾秒，後者(zhě)在數百赫茲(zi)以下，配用顯(xiǎn)示儀表可能(néng)相當大地延(yán)長響應時間(jiān)。Redmedloc認爲儀表的(de)流量上升和(hé)下降的動态(tai)響應不對🤞稱(cheng)會急劇增加(jiā)測量誤差[3]。
2.3流(liu)量計安裝的(de)影響
　　管線布(bù)置的偏離造(zào)成的安裝誤(wu)差是普遍性(xing)的，其主要原(yuan)因是現場不(bú)能滿足直管(guan)段要求的長(zhǎng)度。在流量計(jì)安😘裝時😘首先(xian)應考慮管道(dào)的布置和天(tiān)然氣的流動(dong)方向，有些雖(suī)然是能雙📧向(xiàng)工作的儀表(biao)，在安裝時也(ye)要考慮正向(xiang)和反向之間(jiān)測量性能是(shi)否存💋在差異(yi)。
　　大部分流量(liang)計儀表或多(duō)或少會受進(jìn)口流動狀況(kuàng)♻️的影⛱️響，因而(ér)必須保證測(cè)量流體的良(liang)好流動狀況(kuàng)。輸送管道上(shàng)安裝的定排(pai)量泵、往複式(shì)壓縮機、振蕩(dang)着的閥或調(diao)節器等都🌍是(shi)常見的脈動(dòng)源，上遊管道(dao)布置和阻流(liú)件會引🔅起流(liu)動擾動，另外(wài)管❗道直徑和(hé)方向的急劇(ju)❤️改變等不良(liáng)布置，都會産(chǎn)♻️生脈動，流量(liang)計來不及跟(gen)随記錄脈動(dòng)擾動，帶來測(ce)量誤差。因此(ci)應考慮在儀(yi)表前後管道(dao)安裝支撐件(jian)。雖然脈動緩(huan)😘沖器可清除(chu)或減小泵與(yu)壓縮機的影(yǐng)響，然而流量(liàng)計還是應盡(jin)可能避開振(zhen)動或振動源(yuan)爲好[3]。
　　流量計(ji)的信号輸出(chū)顯示有流量(liang)(體積流量或(huò)質量流量)、總(zong)量、平均流速(sù)、點流速幾種(zhǒng)，亦可分爲模(mó)拟量(電流或(huò)電壓)和🛀🏻脈沖(chòng)量。目前大部(bù)分儀表系統(tong)，在儀表上或(huò)其附近⭐結合(he)着電子設備(bei)。大功率電源(yuán)不僅會使儀(yí)表輸出脈沖(chòng)波動，還會影(ying)響儀表工作(zuò)性能💋，如 電磁(ci)流量計 的磁(ci)場被畸變，影(yǐng)響測量精度(du)。因此電氣連(lián)接應有抗雜(zá)散電平幹擾(rao)的能力，并且(qiě)信号電纜應(yīng)盡可能遠離(lí)電力電纜👈和(he)電力源，将電(dian)磁幹擾和射(shè)頻幹擾降至(zhi)最低水平。
2.4環(huán)境條件方面(mian)的影響
　　因所(suǒ)使用環境條(tiáo)件不同于預(yu)期的，使儀表(biao)的一些性能(néng)👨‍❤️‍👨參數和👉硬件(jian)方面也随之(zhi)發生了改變(biàn)，從而會改變(biàn)流量計測量(liang)結🔞果。例如：環(huán)境溫度或介(jie)質溫度的急(ji)劇變化引起(qi)濕度的變化(huà)⛹🏻‍♀️，高濕度會加(jia)速大氣腐蝕(shí)和電解腐蝕(shi)并降低電氣(qi)絕緣，低濕度(du)則容易産生(shēng)靜電。
　　儀表的(de)電子部件和(hé)某些儀表流(liu)量檢測部分(fen)易受環境溫(wen)度變化影響(xiǎng)。例如，儀表尺(chǐ)寸變化，通過(guò)儀表殼體傳(chuan)熱改變流體(tǐ)密度🐅和粘度(du)等，影響到顯(xiǎn)示儀表電子(zǐ)元件時⭕，将降(jiàng)低測量精度(du)。
　　此外，影響孔(kong)闆流量計計(jì)量的因素還(hái)有氣體流速(su)造🥰成雷諾🔞數(shu)範圍不符合(hé)标準規定、管(guǎn)道粗糙度影(ying)☀️響等。
3解決孔(kǒng)闆流量計計(jì)量問題的途(tú)徑
3.1加強管理(li)，提高人員素(sù)質
　　孔闆流量(liàng)計易于偏離(lí)标準的原因(yīn)在于儀表本(běn)身的☁️工作原(yuán)理💃與結構特(tè)點，儀器自身(shen)誤差是制造(zao)時🙇‍♀️産生的，安(an)裝和使用🏃🏻‍♂️誤(wu)差則是在安(ān)裝時或長期(qi)使用中由于(yu)流體介質腐(fu)蝕、磨損⛱️、沾污(wū)等造成的。因(yin)此🏃，應嚴格按(an)技術要求安(ān)裝流量🐕計量(liang)系統，消除安(ān)裝💰誤差。在使(shǐ)用過程中，操(cao)作人員應做(zuo)好☎️系統的檢(jiǎn)修、維護、保養(yang)工作，延長其(qi)使用壽命，減(jiǎn)小計量誤差(chà)。同時，在實際(jì)應用中應強(qiáng)化宣貫《天然(rán)氣流量的标(biāo)準孔闆計量(liàng)方法》(SY/6143-1996)的力度(du)。其中提到了(le)減🔞少誤差的(de)方法。如附錄(lu)🤞“節流裝置在(zài)使用中出現(xiàn)部分偏離标(biāo)準🛀規定的處(chù)理”中規定在(zai)實⭐際應用中(zhong)采取在流出(chū)系數中增加(jiā)2個修正系數(shù)，即孔闆入口(kou)尖銳度修正(zhèng)系數和管壁(bi)粗糙修正系(xi)數或者㊙️采用(yong)可換孔闆節(jie)流裝置。因此(cǐ)在天然氣計(jì)量的實際應(ying)用中應深入(rù)研究，吃透《天(tian)然氣流量的(de)标準孔闆計(ji)量方法》的精(jing)髓🛀🏻，嚴格按标(biāo)準規定安裝(zhuang)、使用、處理數(shu)據，保證天然(ran)氣⚽計量的準(zhǔn)确🤞性。
3.2測量儀(yi)表的正确選(xuǎn)用
　　測量儀表(biǎo)應首選标準(zhǔn)節流裝置，當(dang)流量變化範(fàn)圍大時要🌐考(kao)慮用寬量程(cheng)智能差變，其(qi)它類型檢測(cè)儀表在相應(yīng)的計量天然(rán)氣的标準出(chu)台前，應慎重(zhòng)選用，二次儀(yi)表的計量模(mó)型應符合SY/T6143-1996的(de)要💘求計算FZ能(neng)輸入組份，實(shí)🏃‍♀️時計算C值。
3.3加(jia)強技術培訓(xùn)，借鑒國外經(jīng)驗
　　引進、消化(huà)、吸收近幾年(nian)發展起來的(de)天然氣計量(liang)新♉技術。從國(guo)🈲外情況來看(kan)，在天然氣國(guo)際貿易中能(néng)量計量幾乎(hu)已全面取代(dài)傳統的體積(ji)計量，而我國(guo)的天然氣計(ji)量領域中體(ti)積計量仍占(zhan)統治地位。爲(wèi)了✏️盡快與國(guó)際接軌，使用(yong)單位可以與(yǔ)各科研究院(yuàn)所聯合攻關(guān)，開展天然氣(qi)能量計量的(de)試驗工作，并(bìng)在此基礎上(shang)完成标準化(huà)。爲了加快試(shì)驗進度，建議(yi)引進國外先(xian)進的在線氣(qi)相色譜系統(tong)和流量計算(suàn)機，在消化引(yǐn)進技術的☁️基(ji)礎上發展适(shi)合我國國情(qíng)的天然氣能(néng)量計量系統(tong)。

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